聚丙烯纳米稀土氧化铈复合体系的制备及成纤性能的研究

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1、摘要聚丙烯纤维由于比重轻、导热系数低，具有良好的力学性能、耐化学性能及其它的优良性能，使其应用范围越来越广。氧化铈是一种用途广泛的材料，可用于发光材料、催化剂、电子陶瓷、玻璃抛光剂、紫外吸收材料。聚丙烯与氧化铈的复合纤维将具有更优异的性能。本文采用添加剂共混改性的方法将纳米稀土氧化铈添加到聚丙烯中进行纺丝，对复合纤维的结构性能、力学性能、结晶性能及染色性能进行了研究。由于纳米无机粉体极易团聚，与高聚物之间的相容性差，因而在共混之前必须对纳米氧化铈进行表面改性。本文选取四种不同的偶联剂以三种不同的比例对纳米Ce02进行表面改性，以环己烷作为聚丙烯熔体近似体系，测定处理好的

2、样品在环己烷中的分散性，对偶联剂的效果进行评估。选择每种偶联剂处理过的氧化铈在环己烷体系中分散效果最好的样品与聚丙烯切片共混，通过扫描电镜观察共混物断面纳米Ce％的分散睛况。结果表明，表面改性有利于纳米氧化铈在聚丙烯中的分散，其中41禺联剂比例为896时处理的效果最好。44偶联剂处理后样品的红外光谱表明，纳米ce02与偶联剂发生了化学键合作用，它们之间并不是简单的物理包覆。将4#偶联剂以8％比例修饰的纳米Ce02以1％的质量比与聚丙烯切片熔融共混。测定聚丙烯／纳米CeO：复合树脂的等温结晶速率．结果表明，纳米氧化铈在聚丙烯树脂的结晶过程中起到异相晶核的作用，晶核数量增加

3、，但是晶体增长速率降低，从而总体结晶速率降低。在偏光显微镜下观察复合树脂的结晶形态表明，加入修饰纳米氧化铈的复合树脂黑十字消光图像效果减弱，而加入未修饰纳米氧化铈的复合树脂黑十字消光图像更加不明显。测定聚丙烯膳内米Ce02复合树脂的熔融流动曲线表明，加入纳米Ce02后，由于PP大分子的运动受到这些纳米颗粒的阻碍，复合树脂的表观粘度升高，其中加入未修饰纳米Ce02复合树脂的表观粘度高于加入修饰的纳米ce02复合树脂，可能是由于偶联剂使纳米Ce02在聚丙烯中的相容性提高，表面张力减小，分敝更为均匀，流动阻力和摩擦力降低。将用4吖禺联剂修饰的纳米氧化铈、未修饰氧化铈均以l％的

4、比例与聚丙烯切片共混后熔融纺丝，纺丝后测定拉伸纤维的力学性能，结果表明加入氧化铈后纤维的取向度、结晶度、力学性能有所下降，加入修饰氧化铈纤维的力学性自b下降得少。SEM照片表明，用偶联剂修饰后的氧化铈在纤维表面分布均匀，颗粒尺寸明显比未修饰氧化铈小。用分散染料对聚丙烯复合纤维进行染色，FUS值测定表明加入纳米氧化铈后复合纤维的K／S值增加，而加入未修饰氧化铈复合纤维的K／S值高于加入修饰氧化铈复合纤维的FUS值。关键词：聚丙烯，纳米氧化铈颗粒，表面改性，结晶性能，流变性能，染色性能AbstractTheapplicationofpolypmpylenefiberbeea

5、n_lemoreandmoreextensivebecauseofitsexcellentpropertiessuchaslightdensity,lowthermalconductivity,goodmechanicalproperties，goodchemicallyresistantperformanceandSOon．Ce02Canbeusedinmanyfields，forexampleitwasuseasluminescencematerial，catalyzer,electronicceramics，glasspolishingagent，ultravio

6、letabsorbel；TheperformancesofPPandCe02compositefibel"willbeexcellent．Inthispaper,Ce02nanoparticlesweredopedinpolypropyleneandcompositeresinswerespunbymeltingspinning．Thestructuralproperties，mechanicalproperties，crystallizationbehaviorsanddyeingperformancesofcompositefiberweremeasured．Ce0

7、2nanoparticlesshouldbemodifiedbeforeitWasblendedwithPP,becauseinorganicnanoparticleseasilyaggregateandtheyhavepoorcompatibilitieswithpolymer．ThispaperchosefourkindsofcouplingagentstomodifyCe02withdifferentproportions．ThedispersionofmodifiedCe02nanoparticlesincyclohexaneWa